罗丽芬：燃气冷热电联产余热利用模式及案例

　　中国能源网讯 4月12日，中国能源网携手热电专委会、瓦锡兰中国有限公司举办的以“建设低碳城市 合理利用清洁能源”为主题的“2011热电冷三联供技术研讨会”在北京新世纪日航酒店顺利召开。

　　在下午举行的“CCHP需求分析、方案设计、运营管理、案例解读”主题演讲中，远大能源利用管理有限公司投资发展部副总经理罗丽芬作了题为“燃气冷热电联产余热利用模式及案例”的精彩演讲。

　　以下根据其发言内容整理而成：

　　谢谢大家，应该说燃气冷热电三联供的市场，我们已经看好了很多年的时间，现在感觉到燃气冷热电三联供已经得到了很好的发展。远大参与到热电冷三联供的行业较早，我们从1996年就开始关注这个产业，燃气冷热电三联供有一个很重要的设备就是新收缩制冷，这是远大做的最好最靠前的。我们进入美国市场之初已经获得了类似的信息。同时我们也获得了这样一些信息，在美国要推广楼宇的冷热电三联供系统，我们最早进入这个行业、这个领域是配合美国能源部做要发展冷热电三联供的规划，我们是通过这种渠道知道这个行业有一个很好的发展前景。

　　远大公司最早的一台机器是在马里兰大学用，用发电机比较低的烟气余热用的，是一台很小的系统，完全是一个实验装置。在这之后，远大参与了美国很多个前期的一些实验型的项目用在楼宇里面。

　　我主要介绍远大在配套三联供系统中余热利用方面的设备一些主要的模式。其实我觉得在新收缩制冷方面，比较常规的一个是蒸汽，另一个是热水化制冷机都可以利用。相对大的燃气制冷机发电，一般情况下用双效蒸汽机可以实现制冷的效果，也可以实现热的利用。还有一部分就是用热水，现在在城市供热管线里面大部分采用热水供热。我们也可以把它用起来，但是热水这一块对温度的要求比一个长期供热温度要求相对较高一些。单项制冷机要求90度以上，双效要求110度以上。

　　这里我主要介绍一下适用于燃气内燃机还有小型的涡轮发电机组方面的余热利用设备。

　　1. CHP系统之核心设备——烟气热水直燃机

　　BCHP系统是发电机与直燃机的技术整合，形成无接缝的冷、热、电联产系统，其显著特征是直燃机直接回收发电机烟气（或缸套水），而不经过中间2次换热，转化为冷、热能量，系统能源效率比传统热电联供提高20%以上。

　　对于BCHP系统人们更多关注系统形式和系统效率，而忽略了其核心设备的烟气热水直燃机的技术。远大烟气热水直燃机核心技术主要包括：多能源发生器（专利号 ZL20042003492.1）；溶液分层技术(专利号 02223369.5)；斜板式溶液分离结构(专利号 ZL2004200344857.8)。这些专利技术有效地保证了发生器在多能源供给情况下稳定、可靠、高效运行！需要注意的是，未经专门设计的发生器不能够正常运行!

　　要实现BCHP高效率，必须实行“余热利用优先”，需要由先进的控制系统才能实现“余热利用优先”。烟气热水直燃机核心技术是发电机余热利用控制系统（专利号200520050270）。能源利用优先级别为发电机缸套水，发电机尾气和燃料，从根本上解决了冷热电联产系统中发电机与吸收机协调控制问题，确保系统的经济性和可靠性。远大首创发电机余热利用信息化控制系统还具备误信号分析、隐性问题判断、器件剩余寿命计算、误操作纠正、故障分辨等模糊控制功能，实现无人化管理，确保系统得到完善的维护和最佳的节能水平。

　　由于大量发电机烟气进入烟气热水直燃机高温发生器，进入的烟气量比常规直燃机的烟气量高5-6倍，产生的烟垢量亦高出5-6倍，烟垢对高温发生器的腐蚀作用很强。烟气热水直燃机只能采用便于清理烟垢的烟管式的高温发生器，而不能采用不能清理烟垢的水管式的高温发生器。

　　2. 珠江啤酒厂沼气三联供系统

　　下面我讲一个珠江啤酒厂的案例，珠啤集团污水处理采用厌氧+好氧处理工艺，目前日处理废水15000～17000吨左右，每天产生沼气约8000～10000m3，其中甲烷含量为75～85%。

　　脱硫处理后的沼气经过脱水、过滤进入燃气轮机燃烧，产生高温高压烟气推动发电机组发电，发电机输出的电力在企业电网低压（10000伏）系统的一个或多个变压站上网，并通过配电系统向用电负荷供电。由于啤酒生产存在明显的淡旺季差别，啤酒废水产生量也存在较大的波动，在发电机组选型时，要考虑啤酒生产淡旺季不同废水量对应的不同沼气量，采用大、小机组相结合的方案配置，系统将更灵活，经济性更好。

　　沼气从沼气储存罐抽出后在脱硫塔脱硫，然后在沼气前处理装置经增压脱水过滤后输入到沼气发电机组里。当沼气发电机组不使用时，沼气直接进到溴化锂制冷空调用于制冷。当沼气过量时，火炬点火保证储气罐安全。

　　做完啤酒之后的料渣产生的沼气用来发电，再来实现三联供系统。其实原理很简单，就跟燃气热电冷三联供差不多。这个系统实现了并网运行，珠江啤酒厂本身有一个小的发电厂，可以实现并网运行，现在经济效益也非常好。有两种余热可供利用，一个是发电机的烟气，另一个是缸套水。而且用了前面的模式。

　　在这个系统里面有一个比较关键的设备叫做烟气三通阀，也可能发电烟气用不完，也有可能到了天气比较凉爽的时候可能制冷量不需要那么大，发电还需要再进行。这要求我们的烟气要排出到外面去，而不是进入到机组里面。在制冷量相对较小，烟气量相对大的情况下不断进入机器，对机器会有影响，导致机器结冰这样的事故发生。烟气三通阀的设计温度是600度，在恶劣的环境中能正常运转。开度完全是根据供回水的温度自动控制。根据烟气量需要量再来计算烟气阀的开度。烟气量的多少是通过对外界的测算，主要看机器的初始温度，当初始温度是7度，需要量比较小的情况下回水变成11度，机器出水温度达到6.5度，给烟气三通阀一个指令，即需要烟气量小一些，这是非常重要的，是在系统里实现良好控制和可靠性的一个非常关键的部件。在冷热电三联供系统里面一定要有这样一套装置。

　　经济效益评估

　　这个案例的经济效益相当可观，整个项目的回收期不到四年的时间，财务内部收益率是26.1%。

　　本项目的投资利润率为28.64%，投资回收期仅为3.77(含建设期)年，每年可产生和制冷所节约的电力约970万千瓦时。创造600万元的经济效益，每年将减少二氧化硫排放约18.63吨，相应的每年增加23.32t单质硫回收可出售。

　　项目意义

　　本项目是中国啤酒行业第一单沼气综合利用热电联产(CHP)发电机组项目。

　　本项目采用先进的热电冷三联供技术。卡特彼勒燃气发电机组利用回收的沼气发电，通过配电系统与厂内供电并网，并利用远大回收装置回收余热转换为冷源。

　　此外，本项目还具有很好的经济效益和环保意义，每年的发电制冷收入将达到600多万元。沼气回收利用率可达98％以上，每年将减少18.63t 二氧化硫和450t二氧化碳的排放量，并且根据《京都议定书》中的清洁发展机制（CDM - Clean Development Mechanism），可将每年少排放的二氧化碳排放权出售给发达国家，同时为我国创造巨大的经济效益。
　　
 

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